УДК 303.7:620.9 (470.65) Асп. Козлов К.Г. Принцип построения

УДК 303.7:620.9 (470.65)
Асп. КОЗЛОВ К.Г.
ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ, ЗАДАЧИ И АЛГОРИТМЫ РАБОТЫ ИНФОРМАЦИОННОУПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В НИЗКОВОЛЬТНЫХ СЕТЯХ РСО-АЛАНИЯ*
Рассмотрена стратегия развития электроэнергетического хозяйства РСО-Алания,
выявлены ключевые проблемы выявления и устранения фактов подачи электроэнергии
несоответствующего качества. Предложен метод решения выявленных проблем путем
построения региональной системы мониторинга качества электрической энергии, а также
рассмотрены основные принципы ее построения и алгоритмы функционирования.
Эффективность использования электрической энергии (ЭЭ) как энергоресурса определяется в
первую очередь качеством электроэнергии (КЭ). Из этого следует, что обеспечение каждого
потребителя качественной ЭЭ является приоритетной задачей повышения эффективности
использования природных топливно-энергетических ресурсов и потенциала энергетического
сектора для роста экономики и повышения качества жизни населения страны.
Из общей территории РСО-Алания в 8 тыс. км2доля нагорной полосы составляет немного
меньше половины (≈3,9 тыс. км2), что задает основные пути экономического развития 
большинство инвестиционных площадок республики связаны с развитием горно-добывающей
промышленности и рекреационно-туристического комплекса республики. Выполнение этих задач
основывается на построении стабильной и надежной энергетической системы, обеспечивающей
высокое КЭ и низкий уровень потерь электроэнергии.
Обслуживание энергетических сетей в горных территориях имеет существенные особенности:
1. В условиях ущелий, подстанции одной цепи могут иметь длину дорожного соединения, в
несколько раз превышающую физическое расстояние между ними;
2. Горные дороги имеют ряд участков повышенной опасности, которые периодически
становятся непреодолимыми (в виду камнепадов, схода лавин, размытия мостов и т.п.) и не имеют
объезда, тем самым ставя работу службы энергоснабжения в зависимость от других служб.
Эти особенности ведут к увеличению затрат времени на обслуживание и ремонт элементов
распределительной сети в горных территориях, и с учетом низкой численности населения в
горных территориях республики приводят к практически полному отсутствию внимания со
стороны энергоснабжающей организации. Большинство проводимых в данной области работ
направлены лишь на обеспечение подачи электроэнергии и устранение аварийных отключений,
игнорируя вопросы контроля КЭ.
В ходе проведения испытательной лабораторией ЦЭиЭА СКГМИ контроля КЭ в
распределительных сетях РСО-Алания были получены сведения о состоянии КЭ на 19 центрах
питания (ЦП) и 69 трансформаторных подстанциях (ТП), в результате нами было выявлено 4720
случаев несоответствия показателей КЭ (ПКЭ) установленным [1] границам.
Полученные результаты свидетельствуют о практически полном отсутствии контроля КЭ со
стороны энергосетевой организации. В результате анализа сведений о применяемом в
распределительной сети оборудовании(документация, внешний осмотр), а также оценивая работу
специалистов энергоснабжающей организации, нами были обозначены основные недостатки:
1) Применение в распределительной сети морально и физически устаревшего оборудования;
2) Неправильный выбор уровня регулируемого выходного напряжения на ТП, превышение
номинальной нагрузки подключенных потребителей;
3) Отсутствие, либо нарушения в работе автоматизированных средств регулирования
напряжения;
4) Ручной сбор информации о качестве КЭ и низкий уровень автоматизации её анализа, что
не позволяет получать сведения о всей сети в реальном времени;
5) Отсутствие достаточного уровня специалистов, занимающихся проблемами КЭ.
Исследования проводились в рамках использования гранта Президента Российской Федерации для
поддержки молодых российских ученых МД-2194.2010.9.
*
Надежное, эффективное и безопасное электроснабжение горных территорий требует введения
в эксплуатацию современного оборудования, средств автоматического и дистанционного
управления,приборов учета КЭ. Следует разработать информационно-управляющую систему
контроля КЭ (ИУСККЭ) в распределительной сети республики, обеспечивающую высокую
скорость принятия решений на основе автоматизированного анализа получаемых данных и
вычисления интегрального показателя качества электроэнергии Е. Также ИУСККЭ должна
отслеживать динамику изменения интегрального показателя Е для каждого пункта контроля, с
целью заранее предотвращать отклонение КЭ от допустимых норм [2].
Различные функции ИУСККЭ реализованы в виде отдельных модулей, таких как модуль
мониторинга, напрямую работающий с системой связи и обеспечивающий сбор данных и
решение проблем связи; аналитический модуль, вычисляющий интегральный показатель Е на
основе полученных данных; модуль диспетчера, включающий систему визуализации вычислений
и список предложений модуля поддержки принятия решений.
В качестве приборов учета должны применяться счетчики учета электроэнергии с
возможностью контроля КЭ и передающие сигнал на коммутационный узел посредством
интерфейса RS485/RS232. Алгоритм работы коммутационного узла приведен на рис. 1 и
описывает порядок действий в различных ситуациях.
Рис. 1. Алгоритм работы коммутационного узла.
Коммутационный узел должен «на месте» производить первичную обработку данных,
автоматически выдавать команды на приборы управления в экстренной ситуации, принимать и
инициировать соединения с сервером по отведенному каналу связи. В качестве канала связи в
условиях горных территорий можно использовать любой из современных способов передачи
данных, обладающий достаточной для данной точки контроля пропускной способностью,
например PLC (передача данных по силовым линиям), Wi-Fi, Ethernet, GSM-модем и т.п.
Коммутационные узлы на центрах питания могут выступать в качестве сервера для всех узлов на
фидерах:
1) передача информации от ТП к ЦП возможна по каналам с низкой пропускной
способностью и дальностью (PLC, Wi-Fi);
2) все ЦП и большинство ТП подключены к системе АСКУЭ и имеют каналы передачи
данных в электросетевую организацию.
Рис. 2. Общий алгоритм работы информационно-управляющей системы контроля КЭ.
Приведенный на рис. 2 алгоритм работы ИУСККЭ описывает общие этапы получения и
анализа показателей КЭ, сигнализации зафиксированного несоответствия ПКЭ и потенциального
появления несоответствия ПКЭ, а также подготовки списка возможных рекомендаций и решений.
В случае выявления нарушений система автоматически производит поиск в базе знаний на
предмет подобных ситуаций и мер ее решения, при нахождении решения определяются
экстренные – требующие немедленного реагирования, и заданные однозначно (отклонение
частоты, отклонение напряжения на недопустимое значение и т.п.). Выполнение экстренных
команд происходит без участия диспетчера, затем ожидается управляющее воздействие и передача
его на соответствующий коммутационный узел.
Таким образом, разработка и внедрение ИУСККЭ должны решить сразу несколько задач,
совмещая в едином комплексе функции:
1) мониторинга КЭ в режиме реального времени;
2) удаленного диспетчерского контроля;
3) автоматизированного анализа данных, вычисления интегрального показателя КЭ Е и
средств анализа динамики показателя Е;
4) поддержки принятия решений на основе базы знаний;
5) автоматического реагирования на экстренные ситуации;
6) информационного обмена между пользователями системы (диспетчерами, специалистами
службы контроля КЭ и пр.).
Для устойчивого развития отраслей хозяйства, связанных с горными территориями РСОАлания (горно-добывающая промышленность, предприятия рекреационно-туристического
комплекса), необходима стабильная и надежная энергоснабжающая система, обеспечивающая
население и предприятия электроэнергией соответствующего качества. В первую очередь
необходимо устранить все факторы, приводящие к чрезмерному снижению КЭ, заменить
устаревшее оборудование и внедрить средства автоматизации, мониторинга и диспетчерского
контроля. Необходима разработка и внедрение информационно-управляющей системы,
реализующей функции мониторинга и диспетчерского контроля, поддержки принятия решений на
основе интегрального показателя Е, а также обеспечивающей информационный обмен между
пользователями. Применение ИУСККЭ значительно сократит трудовые затраты на контроль КЭ,
особенно в условиях горных территорий, и позволит централизовано вести наблюдение и
диспетчерский контроль распределительной сети на всей территории РСО-Алания.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств
электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего
назначения// ИПК. Издательство стандартов.
2.
Хузмиев
И.К.,
Козлов
К.Г.
Информационно-управляющая
система
электрораспределительной сети на основе мониторинга показателей качества электроэнергии //
Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки . №5. С.
5053.
  